Termolisin (EC3.4.24.27, Bacillus thermoproteolyticus neutral proteinase, termoase, termoase Y10, TLN) adalah enzimmetaloprotease netral termostabil yang diproduksi oleh bakteri Gram-positifBacillus thermoproteolyticus.[2] Enzim ini membutuhkan satu ion seng untuk aktivitas enzim dan empat ion kalsium untuk stabilitas struktural.[3] Termolisin secara spesifik mengkatalisis hidrolisisikatan peptida yang mengandung asam amino hidrofobik. Namun, termolisin juga banyak digunakan untuk pembentukan ikatan peptida melalui reaksi balik hidrolisis.[4] Termolisin adalah anggota paling stabil dari keluarga metaloproteinase yang diproduksi oleh berbagai spesies Bacillus. Enzim-enzim ini juga disebut proteinase "netral" atau proteinase mirip termolisin (TLP).
Sintesis
Seperti semua protease ekstraseluler bakteri, termolisin pertama kali disintesis oleh bakteri sebagai pra-proenzim.[5] Termolisin disintesis sebagai pra-proenzim yang terdiri dari peptida sinyal sepanjang 28 asam amino, pro-peptida sepanjang 204 asam amino, dan enzim matang itu sendiri sepanjang 316 asam amino. Peptida sinyal bertindak sebagai sinyal untuk translokasi pra-protermolisin ke membran sitoplasma bakteri. Di periplasma, pra-protermolisin kemudian diproses menjadi protermolisin oleh peptidase sinyal. Prosekuens kemudian bertindak sebagai kaperon molekuler dan menyebabkan pemutusan ikatan peptida yang menghubungkan sekuens pro dan matang. Protein matang kemudian disekresikan ke medium ekstraseluler.[6]
Struktur
Thermolisin memiliki berat molekul 34.600 Da. Struktur keseluruhannya terdiri dari dua domain yang kira-kira berbentuk bola dengan celah dalam yang membentang di tengah molekul yang memisahkan kedua domain tersebut. Struktur sekunder masing-masing domain cukup berbeda, domain N-terminal sebagian besar terdiri dari lembaran beta berlipat, sedangkan domain C-terminal sebagian besar berupa struktur alfa heliks. Kedua domain ini dihubungkan oleh alfa heliks pusat, yang membentang asam amino 137–151.[7]
Berbeda dengan banyak protein yang mengalami perubahan konformasi saat pemanasan dan denaturasi, termolisin tidak mengalami perubahan konformasi besar hingga setidaknya 70 °C.[8] Stabilitas termal anggota keluarga TLP diukur dalam hal suhu T50. Pada suhu ini, inkubasi selama 30 menit mengurangi aktivitas enzim hingga setengahnya. Termolisin memiliki nilai T50 sebesar 86,9 °C; menjadikannya anggota keluarga TLP yang paling stabil secara termal.[9] Studi tentang kontribusi kalsium terhadap stabilitas termolisin telah menunjukkan bahwa setelah inaktivasi termal, satu ion kalsium dilepaskan dari molekul.[10] Mencegah kalsium ini dari pengikatan awal ke molekul dengan mutasi situs pengikatannya, mengurangi stabilitas termolisin sebesar 7 °C. Namun, sementara pengikatan kalsium memberikan kontribusi signifikan untuk menstabilkan termolisin, yang lebih penting untuk stabilitas adalah gugus kecil asam amino domain N-terminal yang terletak di permukaan protein. Secara khusus, fenilalanina (F) pada posisi asam amino 63 dan prolina (P) pada posisi asam amino 69 memberikan kontribusi signifikan terhadap stabilitas termolisin. Mengubah asam amino ini menjadi treonina (T) dan alanina (A) masing-masing dalam proteinase mirip termolisin yang kurang stabil yang diproduksi oleh bakteri Bacillus stearothermophillus (TLP-ste), menghasilkan pengurangan stabilitas individual sebesar 7 °C (F63→T) dan 6,3 °C (P69→A) dan jika digabungkan pengurangan stabilitas sebesar 12,3 °C.[9]
Aplikasi
Dalam sintesis aspartam, produk sampingan yang kurang pahit dihasilkan ketika reaksi dikatalisis oleh termolisin.[11]
Menentukan stabilitas protein dalam lisat sel menggunakan uji proteolisis paralel cepat (FASTpp).[12]
Referensi
↑PDB: 3TMN; Holden HM, Matthews BW (March 1988). "The binding of L-valyl-L-tryptophan to crystalline thermolysin illustrates the mode of interaction of a product of peptide hydrolysis". J. Biol. Chem. 263 (7): 3256–60. doi:10.2210/pdb3tmn/pdb. PMID3343246.
↑Endo, S. (1962). "Studies on protease produced by thermophilic bacteria". J. Ferment. Technol. 40: 346–353.
↑Trusek-Holownia A. (2003). "Synthesis of ZAlaPheOMe, the precursor of bitter dipeptide in the two-phase ethyl acetate-water system catalysed by thermolysin". J. Biotechnol. 102 (2): 153–163. doi:10.1016/S0168-1656(03)00024-5. PMID12697393.
12Eijsink VG, Veltman OR, etal. (1995). "Structural determinants of the stability of thermolysin-like proteinases". Nat. Struct. Biol. 2 (5): 374–379. doi:10.1038/nsb0595-374. PMID7664094. S2CID37785818.
↑Dahlquist FW, Long JW, Bigbee WL (1976). "Role of Calcium in the thermal stability of thermolysin". Biochemistry. 15 (5): 1103–1111. doi:10.1021/bi00650a024. PMID814920.
↑Yagasaki, Makoto; Hashimoto, Shin-ichi (November 2008). "Synthesis and application of dipeptides; current status and perspectives". Applied Microbiology and Biotechnology. 81 (1): 13–22. doi:10.1007/s00253-008-1590-3. PMID18795289. S2CID10200090.
